主變選擇和限制斷路電流

主變選擇和限制斷路電流第1頁/共50頁NorthChinaElectricPowerUniversity一、變壓器知識常識分接頭1、變壓器結(jié)構(gòu)（內(nèi)部：鐵芯、繞組）第2頁/共50頁NorthChinaElectricPowerUniversity變壓器結(jié)構(gòu)（外部）潛油泵線夾引線套管風(fēng)扇套管油位儲油柜瓦斯繼電器第3頁/共50頁NorthChinaElectricPowerUniversity變壓器結(jié)構(gòu)（外部）油流繼電器分接頭機(jī)構(gòu)箱油溫表油位表第4頁/共50頁NorthChinaElectricPowerUniversity2、變壓器的分類主變壓器聯(lián)絡(luò)變壓器廠用變壓器（1）按功能第5頁/共50頁NorthChinaElectricPowerUniversity（2）按相數(shù)三相單相第6頁/共50頁NorthChinaElectricPowerUniversity（3）按繞組數(shù)（4）按調(diào)壓方式無激磁（無載）有激磁（有載）雙繞組三繞組自耦低壓分裂繞組第7頁/共50頁NorthChinaElectricPowerUniversity（5）按冷卻形式自然油循環(huán)強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻風(fēng)冷（水冷）風(fēng)冷（水冷）>10000KVA自然空氣冷卻<7500KVA散熱器散熱器風(fēng)扇第8頁/共50頁3、變壓器的主要參數(shù)型號額定容量kVA額定電壓kV連接組損耗kW空載電流%阻抗電壓%總體質(zhì)量t高壓低壓空載短路SF7-31500/11031500110±2×2.5%121±2×2.5%6.36.610.511YN，d1138.51480.810.558.6SFP7-360000/220360000242±4×2.5%18YN，d111958600.714.0252110、220kV雙繞組變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)第9頁/共50頁4、變壓器型號產(chǎn)品型號高壓繞組電壓等級（KV）額定容量（kVA）設(shè)計序號相數(shù)，單相D，三相S繞組外絕緣介質(zhì)，變壓器油，空氣G（K），成型固體C冷卻方式，油浸自冷（J），空氣自冷，風(fēng)冷F，水冷W（S）油循環(huán)方式，自然循環(huán)，強(qiáng)迫油導(dǎo)向循環(huán)D，強(qiáng)迫油循環(huán)P繞組數(shù)，雙繞組，三繞組S調(diào)壓方式，無激磁調(diào)壓，有載調(diào)壓Z繞組導(dǎo)線型號，銅，鋁（L）繞組耦合方式，自耦O注：自耦變作升壓用時，O列在型號后，作降壓用時O列在型號前第10頁/共50頁變壓器型號舉例：ODFPSZ-250000/500OSFPSZ-360000/500SFP-300000/500SSP3-180000/220SFPZ7-20000/220SFPS1-180000/220SSPSO3-120000/220第11頁/共50頁復(fù)習(xí):發(fā)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)額定功率（MW）300額定定子電流（A）10190額定定子電壓（kV）20額定功率因數(shù)0.85額定轉(zhuǎn)速（r/min）3000勵磁方式三機(jī)同軸交流，靜止SCR額定頻率（Hz）50額定勵磁電壓（V）426短路比0.556額定勵磁電流（A）2030冷卻方式水氫氫額定氫壓（Mpa)0.3300MW同步發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)第12頁/共50頁1）單元接線的主變壓器容量的確定原則

按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留10%的裕度確定。

擴(kuò)大單元接線的變壓器容量，按上述算出的兩臺機(jī)容量之和確定。

PNCOSPC二、主變壓器容量和臺數(shù)的確定1、發(fā)電廠主變壓器第13頁/共50頁例題：100MW的發(fā)電機(jī)組，功率因數(shù)0.85，額定電壓10.5kV,單元接線接入110kV系統(tǒng)，廠用電率8%，選主變型號。PNCOSPC所以：主變的容量>119MVA其它：應(yīng)選雙繞組，110/10kV電壓等級型號額定電壓(高/低)SFPL1-90000121/10.5SFPL1-120000121/10.5SFPL1-150000121/10.5SSPL1-150000121/13.8第14頁/共50頁2）具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變壓器容量的確定原則[原則1]正常方式（G1G2T1T1都運(yùn)行）下，主變T1T1應(yīng)能將發(fā)電機(jī)電壓母線上剩余的最大功率送給系統(tǒng)。該母線上發(fā)電功率=G1+G2最小用電功率=最小的直配負(fù)荷+廠用負(fù)荷廠用直配負(fù)荷第15頁/共50頁[原則2]發(fā)電機(jī)電壓母線上最大一臺發(fā)電機(jī)檢修或故障時，主變能從系統(tǒng)倒送功率保證母線上最大負(fù)荷的需要。此時應(yīng)適當(dāng)考慮母線上負(fù)荷可能的增加和變壓器的允許過負(fù)荷能力。廠用直配負(fù)荷停用2）具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變壓器容量的確定原則第16頁/共50頁[原則3]發(fā)電機(jī)電壓母線上有兩臺或以上主變時，當(dāng)其中容量最大的一臺因故退出運(yùn)行時，其余主變在允許的正常過負(fù)荷范圍內(nèi)，應(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上。廠用直配負(fù)荷停用2）具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變壓器容量的確定原則第17頁/共50頁2）具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變壓器容量的確定原則[原則4]因系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求需限制本廠出力時，應(yīng)具有從系統(tǒng)倒送功率的能力，滿足電壓母線上最大負(fù)荷的要求。廠用直配負(fù)荷停用第18頁/共50頁例題：兩個發(fā)電機(jī)組為50MW(額定電壓10.5kV,功率因數(shù)0.8)，廠用電率10％，當(dāng)?shù)刈畲缶C合負(fù)荷70MW，最小綜合負(fù)荷40MW，功率因數(shù)0.9，剩余功率送110kV系統(tǒng)。選擇主變型號廠用直配負(fù)荷所以：主變的容量>48MVA其它：應(yīng)選雙繞組，110/10kV電壓等級第19頁/共50頁2、變電站主變壓器1）變電所主變?nèi)萘?，一般?yīng)按5~10年規(guī)劃負(fù)荷來選擇，根據(jù)城市規(guī)劃、負(fù)荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮，確定其容量。2）重要變電所，應(yīng)考慮一臺主變停運(yùn)，其余主變?nèi)萘吭谟嫾斑^負(fù)荷能力允許時間內(nèi)，應(yīng)滿足I、II類負(fù)荷的供電。3）一般性變電所，當(dāng)一臺主變停運(yùn)，其余主變?nèi)萘繎?yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%~80%。第20頁/共50頁例題：某變電所的最大綜合負(fù)荷70MW，最小綜合負(fù)荷40MW，功率因數(shù)0.9,選擇主變型號。所以：主變的容量>55MVA其它：應(yīng)選雙繞組，110/10kV電壓等級第21頁/共50頁3、聯(lián)絡(luò)變壓器容量1)聯(lián)絡(luò)變的容量應(yīng)能滿足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種不同運(yùn)行方式下，網(wǎng)絡(luò)間的有功和無功功率的交換。2)聯(lián)絡(luò)變?nèi)萘恳话悴恍∮诮釉趦煞N電壓母線上最大一臺機(jī)組的容量，以保證最大一臺機(jī)組故障或檢修時，通過聯(lián)絡(luò)變來滿足本側(cè)負(fù)荷的要求；同時在線路檢修或故障時，通過聯(lián)絡(luò)變將剩余容量送入另一系統(tǒng)。第22頁/共50頁4、變壓器的臺數(shù)變壓器的臺數(shù)與電壓等級、接線形式、傳輸容量、和系統(tǒng)的聯(lián)系等因素有密切關(guān)系。1)與系統(tǒng)有強(qiáng)聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和樞紐變電所，主變應(yīng)不少于2臺。2)對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可設(shè)3臺主變。3)與系統(tǒng)弱聯(lián)系的中、小型電廠和低壓側(cè)電壓為6~10KV的變電所，或與系統(tǒng)聯(lián)系只是備用性質(zhì)時，可只裝1臺變壓器。4)聯(lián)絡(luò)變?yōu)椴贾煤鸵€方便，通常只選一臺，在中性點(diǎn)接地方式允許條件下，以選自耦變?yōu)橐恕Ｆ涞谌@組，即低壓繞組兼作廠用備用電源或引接無功補(bǔ)償裝置。第23頁/共50頁三、主變壓器型式的選擇

主要考慮變壓器的制造條件、運(yùn)輸條件和可靠性要求等因素。300MW及以下:一般都應(yīng)選三相變壓器。600MW及以上:除制造、運(yùn)輸條件外，更重要的是考慮負(fù)荷和系統(tǒng)情況，保證供電可靠，進(jìn)行綜合分析，在滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的條件下，來確定選用單相變還是三相變。

1、相數(shù)的確定第24頁/共50頁第25頁/共50頁2、繞組數(shù)的確定按繞組分類：雙繞組、三繞組、自耦和低壓繞組分裂

發(fā)電廠如以兩種升高電壓等級向用戶供電或與系統(tǒng)連接：a.一臺三繞組:最大機(jī)組容量為125MW及以下（但三繞組變的每個繞組的通過容量應(yīng)達(dá)到該變壓器額定容量的15%及以上，否則選兩臺雙繞組變）b.二臺雙繞組＋聯(lián)絡(luò)變壓器:最大機(jī)組為200MW以上c.自耦變:在110KV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變的場所，均可優(yōu)先選用自耦變。它損耗小，體積小，效率高，但限流效果差，且變比不宜過大。按潮流方向選擇升壓（發(fā)電廠）或降壓（變電站）變壓器第26頁/共50頁3、繞組接線組別的確定我國110KV及以上電壓等級中，變壓器都采用“YN”連接；35KV采用“Y”連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地。35KV以下，采用“d”連接。在發(fā)電廠和變電所中，主變壓器的接線組別一般都選用YN,d11常規(guī)接線。（一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響等因素）第27頁/共50頁4、調(diào)壓方式的確定無激磁調(diào)壓：不帶電切換，調(diào)壓范圍在±2×2.5%以內(nèi)。有載調(diào)壓：帶負(fù)荷切換，調(diào)壓范圍在30%。a.接于出力變化大的發(fā)電廠的主變，特別是潮流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平。b.接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器。為保證供電質(zhì)量，要求母線電壓恒定。第28頁/共50頁5、冷卻方式

（隨形式和容量不同而異）自然風(fēng)冷：7500KVA以下小容量變，強(qiáng)迫空氣冷卻：容量大于10000KVA強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻（具有引導(dǎo)油流向的構(gòu)件）第29頁/共50頁四、限制短路電流的措施為什么要限制短路電流短路故障電流能達(dá)到很大的數(shù)值（幾萬~幾十萬安）。為使電器能夠承受短路電流的沖擊（滿足短路電流的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的要求），必須選擇加大容量的電器（重型)投資增加或選不到符合要求的高壓電器。限短路電流目的：合理地選擇電氣設(shè)備（采用價格較便宜的輕型電器（斷路器、隔離開關(guān)）和截面較小的母線和電纜、金具等）。1、限制短路電流的目的第30頁/共50頁金具：用于懸掛、固定、保護(hù)、連接、接續(xù)架空線或絕緣子線路組成:導(dǎo)線桿塔避雷線絕緣子金具第31頁/共50頁金具種類（1）線夾：用來固定導(dǎo)線和避雷線懸垂線夾用于直線桿塔耐張線夾用于耐張桿塔防暈線夾用于500KV線路用于固定避雷線或拉線第32頁/共50頁（2）保護(hù)金具：改善或保護(hù)導(dǎo)線等機(jī)械和電氣工作條件均壓環(huán)防振錘護(hù)線條間隔棒防振錘和護(hù)線條：防微風(fēng)振動間隔棒：使分裂導(dǎo)線的子導(dǎo)線間保持一定距離均壓環(huán)：電壓分布均勻屏蔽環(huán)：減小電暈防振錘第33頁/共50頁（3）連接金具：用于將線夾、保護(hù)金具和絕緣子連接起來。用于連接桿塔與第一片絕緣子用于連接最后一片絕緣子與各種掛板（4）接續(xù)金具： 架空線端頭及 跳線接續(xù)第34頁/共50頁1）線路電抗器適用范圍：主要用來限制6~10KV

電纜

饋線短路電流，而且能在母線上維持較高的剩余殘壓。僅在采用其它方法不能把短路電流限制到預(yù)期數(shù)值時才采用。接入方式：在斷路器和線路之間在斷路器和母線之間X

取值范圍：300~600AXk%選為3%~6%。2、限制短路電流的措施

（1）加裝限流電抗器

第35頁/共50頁電抗器是電阻值很小的電感線圈。其主要參數(shù)是Ie、Ue、Xk%（百分電抗）。參數(shù)間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下：

Xk

為電抗器一相的感抗。第36頁/共50頁線路電抗器應(yīng)用實(shí)例第37頁/共50頁2）母線電抗器適用范圍：主要用來限制發(fā)電廠內(nèi)部的短路電流，如并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)所提供的短路電流。接入方式：母線分段處取值范圍：Xk%選為8%~12%第38頁/共50頁3）分裂電抗器結(jié)構(gòu)：中間抽頭的空心電感線圈，由纏繞方向與結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同的兩個分段連接而成，其間不僅有互感耦合，而且電氣上直接連通。３端接電源，1,２端接負(fù)荷每臂自感抗XL=ωL，兩臂間的互感抗XM=fXL互感系數(shù)f(0.4~0.6),一般取0.5每臂的運(yùn)行電抗Ｘ＝XL

–XM=(1-f)XL=0.5XL兩分支的總等值運(yùn)行電抗:X31(2)

=

0.25XL1端故障，２端可看作開路:X1３

=XL第39頁/共50頁優(yōu)點(diǎn)：正常工作時電壓損失較小，短路時限流作用強(qiáng)。缺點(diǎn)：兩分支負(fù)荷不等或負(fù)荷變化過大時，將引起兩臂產(chǎn)生電壓偏差，造成電壓波動，甚至產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。應(yīng)用：兩臂接入要么都是電源，要么都是負(fù)荷，不能一邊接電源另一邊接負(fù)荷。第40頁/共50頁結(jié)構(gòu)：兩個低壓分裂繞組的額定電壓、容量、匝數(shù)相同 X2’=X2”=X2X1較小應(yīng)用：擴(kuò)大單元接線（低壓接電源），廠用變（高壓接電源）正常工作時，高低壓繞組間總的等值電抗：X12=X1+0.5X2低壓側(cè)一發(fā)電機(jī)出口短路， X2’2”=X2’+X2”=2X2

X12”=X1+X2”=X1+X2分裂低壓繞組正常運(yùn)行電抗只相當(dāng)于短路時電抗的1/2、1/4。（2）分裂變壓器第41頁/共50頁分裂變壓器作為廠用變第42頁/共50頁（3）采用適宜的主接線形式及運(yùn)行方式。。對大容量發(fā)電機(jī)采用單元接線限制接入發(fā)電機(jī)電壓母線的發(fā)電機(jī)臺數(shù)和容量，盡可能在發(fā)電機(jī)電壓級不用母線第43頁/共50頁（3）采用適宜的主接線形式及運(yùn)行方式在降壓變電所，變壓器低壓側(cè)分列運(yùn)行在環(huán)網(wǎng)穿越功率最小處開環(huán)運(yùn)行在負(fù)荷允許的條件下，具有雙回路的電路，采用單回路運(yùn)行第44頁/共50頁五、電氣主接線的設(shè)計原則

電氣主接線的設(shè)計作為廠站電氣設(shè)計的主體，是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能節(jié)約投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進(jìn)性和可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)和美觀的原則

第45頁/共50頁電氣主接